弹跳机器人可以跃过数倍甚至数十倍于自身尺寸的障碍物或沟渠,同时弹跳运动的突然性与爆发性有助于机器人躲避危险,与原有运动方式结合可以极大地提高机器人的活动范围和生存能力,扩大机器人的应用领域。本文首先提出并研制了一种具有轮式移动能力的小型弹跳机器人。机器人本体结构主要由左、右驱动轮组件和弹跳组件构成。综合国内外弹跳机构研究现状,分析现有弹跳机器人实现方案的基础上,对比六杆机构设计一种新颖弹跳组件,采用五杆弹簧机构储存能量,采用单向轴承与棘轮棘爪配合实现电机行程分配和单向驱动,采用双缺齿齿轮实现能量任意点锁定与释放。驱动轮组件采用直流伺服电机加减速器方式驱动。该两轮弹跳机器人具有轮式移动与弹跳运动两种相对解耦的运动方式。本文首先在笛卡尔坐标系下建立了机器人轮式移动的运动学和动力学模型。然后,通过分析五杆弹簧储能机构的特性,提出机器人弹跳运动的非线性弹簧—单质量模型,推导模型在各阶段的质心运动规律,得到机器人的起跳判据并进一步分析机器人的静态稳定性问题。最后对机器人的轮式和弹跳两种运动模式进行了仿真分析。研制了小型两轮弹跳机器人的嵌入式控制系统。该控制系统由上位机、无线通讯单元、主控模块、电机驱动模块、多传感器信息采集模块和图像采集发送模块组成。以ARM芯片LPC2294为核心设计了主控模块和多传感器信息采集模块单元硬件电路;在硬件的基础上设计了上位机和控制底层的软件系统。该嵌入式控制系统能够控制机器人完成轮式移动、弹跳、视频采集以及机器人与上位机之间无线通讯等功能。最后,搭建了小型两轮弹跳机器人的试验系统,设计机器人轮式行走以及弹跳越障等实验,分析实验过程中机器人的静态稳定性,验证小型两轮弹跳机器人原理的正确性及结构设计的合理性。